이곳은 자기학(Magnetism)을 기초 원리부터 응용에 이르기 까지를 때로는
깊이있게 때로는 개념적으로 설명합니다.
기초자기 자기응용
자기학에서 사용되는 단위(unit)들 자성잉크 (Magnetic ink)
기초자기
자기학에서 사용되는 단위(Unit)들
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Quantity |
symbol |
Gaussian & cgs emu |
factor, C |
SI & rationalized mks |
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Magnetif flux density (Magnetic induction) |
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gauss(G) |
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tesla(T),Wb/ |
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Magnetic flux |
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maxwell(Mx), |
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weber(Wb), Volt*s |
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Magnetic potential difference (Magnetomotive force) |
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gibert(Gb) |
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ampare(A) |
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Magnetic field strength (Magnetizing force) |
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oersted(Oe), Gb/cm |
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A/m |
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(Volume)magnetization |
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A/m |
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(Volume)magnetization |
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G |
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A/m |
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Magnetic polaization (intensity of magnetization) |
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T, |
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(Mass)Magnetization |
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emu/g |
1
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Magnetic moment |
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emu, erg/G |
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joul per tesla (J/T) |
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Magnetic dipole moment |
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emu, erg/G |
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(Volume)susceptibility |
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dimensionless, |
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dimensionless H/m, Wb/(A/m) |
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(Mass)susceptibility |
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(Molar)susceptibility |
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Permeability |
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dimensionless |
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H/m, |
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Relative permeability |
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not define |
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dimensionless |
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(Volume)energy density, (energy product) |
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10 |
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Demagnetization factor |
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dimensionless |
|
dimensionless |
역사 (History) -
자기(Magnetism)의 시초는 기원전 자철광(magnetite)을 인간이 발견한 후부터 시작되었다고
볼 수 있는데 철을 끌어당기는 힘을 갖은 이 광물은 예전에 마그네시아(Magnesia) 지방에서 특
히 많이 존재하여 이 지방의 이름을 따서 자석을 마그넷(magnet)으로 부르게 되었다. 자철광이
나 자철광으로 문질러서 자화가 된 철 조각으로 오래전부터 나침반의 자침으로 사용되어 왔으나
1600년 경 길버트(Gilbert)가 "자석"에 관한 책자를 내면서 체계화된 자기(magnetism)의 연구가
시작되었다. 길버트는 자철광이나 자화된 철자석을 이용해 지구자기의 존재를 증명했으나 그외
의 자기에관한 연구는 별 진전이 없었다. 이 당시 자석을 만드는 유일한 방법은 철이나 강철을
자철광에 문질러 제조했을 뿐이다.
1920년에 외뢰스테드(Oersted)가 전류는 자기장을 발생시킨다는 사실을 발견한 후 1825년에
처음으로 자철광보다 큰 자기장을 생성시키는 전자석이 만들어진 후부터 자기에 대한 연구는 큰
진전을 보게 되었다.
Oersted 이후 자기현상을 전류에 의해서 설명되어 젔으나 이보다 앞서 1785년에 쿨롱(Coul-
omb)에 의해 자기현상을 자극(magnetic pole)사이의 힘으로 설명해 현재까지 모든 자기현상을
설명할 때 전류와 자극의 두 가지 개념이 모두 사용되고 있다. 1852년에는 웨버(Weber)에 의해
물질의 분자는 하나의 조그마한 자석이라고 제안했고, 파라데이(Faraday)는 자기유도 현상을
발견했다. 그후 1873년에 맥스웰(Maxwell)에 의해 자기와 전기현상을 연관시키는 전자기 이론
을 확립시키게 되었다.
1800년경 Ewing에 의해 철의 자기이력(magnetic hysteresis)현상 발견
1900년도 전후 Curie, Langevin, Weiss등에 의해 상자성, 반자성, 강자성물질의 자기적 특성
을 미시적 원자구조로부터 규명.
1900년 변압기, 전동기, 발전기등의 철심으로 사용되는 규소강판 개발
1915년경 퍼멀로이(Permalloy) 개발
1931년 알니코(Alnico) 개발
1940년경 연-훼라이트( Soft-ferrite) 개발
1952년 바륨-훼라이트(Ba-ferrite) 개발
1960년대 사마리움-코발트 영구자석 개발
1983년 Nd-Fe-B 영구자석 개발
1986년 고온 초전도체의 응용
자기장(Magnetic field) 생성방법 -
자기장(Magnetic field)를 발생 시키는 방법에는
영구자석(Permanent magnet)에 의한 방법
솔레노이드(solenoid)에 의한 방법
헤름홀쯔코일(Helmholtz coil)에 의한 방법
캐패시터 뱅크(Capacitor bank)에 의한 방법
전자석(Electro-magnet)에 의한 방법 으로 크게 나눌 수 있다.
자세하게 하나하나 살펴보도록 하자.
영구자석(Permanent magnet)에 의한 자기장 발생 방법 -
영구자석으로 만든 자장 발생 장치중에서 가장 대표적인 것은 표준자석( reference magnet)
이라 할 수 있다. 표준자석은 가우스미터(Gaussmeter)와 같이 사용되는데 이러한 표준자석
과 가우스 미터의 관계는 실험실에서 표준전지와 전위차계(potentiometer)의 관계와 같다.
표준자석의 구조는 다음그림과 같다.
표준자석의 자속밀도 값은 0.005 -2 T 정도이며 공극의 크기는 자속밀도 값에따라 1 - 9 mm
정도이다. 또 다른 구조를 한 축-표준자석(axial reference magnet)이 있는데 이것은 의 자속밀
도는 0.01 - 0.2 T 정도이다. 표준자석은 자체적으로 차폐가될 수 있는 구조로 되어있으며 공극
면은 아주 균일하게 연마가 되어있다. 이러한 표준자석은 주의하여 사용하지 않으면 처음의 정
확도를 계속해서 유지할 수 없는데, 만약 외부에서 물리적은 충격을 주게되면 표준자석의 구조
의 변경을 가저와 정확도가 달라질 수 있다. 이렇게 변경된 표준 자석은 표준 기관에서 다시 교
정을 받아야 한다. 일반적으로 표준자석은 -20 도에서 +85 도 사이의 온도 변화에 대하여 안정
도가 0.02 % / 도 로 안정되어 있다.
표준자석의 실제 모습
솔레노이드(Solenoid)에 의한 자기장 발생 방법 -
자기장 방생장치로서의 영구자석은 주로 일정한 자기장을 발생 시키는데 사용된다. 만일
변화되는 자기장을 얻고자 한다면 영구자석으로는 매우 불편할 것이다. 시간에 따라서 변화
하는 자기장을 얻기 위하여 전류가 흐르는 코일을 사용한다. (전류의 자기적 효과는 1820년
외레스테느-Oersted 가 발견) 코일을 이용한 자기장 생성 장치로 가장 많이 사용하는 것은
솔레노이드( Solenoid)이다. 솔레노이드는 전기적으로는 절연체이고 자기적으로는 비자성체
인 (ex. 아크릴, 에폭시. 백크라이트. 나무, 알루미늄 등) 원통형 관에 동선을 감아서 만든다.
아래 그림에서와 같이 길이가 
(m) 직경이 
(m)인 관에 동선을 단측으로 
회 감았을 때
솔레노이드
전류 
( A)를 인가하면 솔레노이드 내부 중심에서 
(m) 떨어진 P 점에서 자화력 (magnetic
field strength) 
(A/m)는 다음 수식과 같이 주어진다.
(A/m)
솔레노이드 중심에서의 자화력을 
라하고 다음과 같이 표현된다. (위의 식의 
에 "0"을
대입하면됨)
(A/m)
또한 솔레노이드의 길이가 직경에 비해서 매우 길면 즉
이면 위의 식에서 
는 무시해도 됨으로 우리가 잘알고 있는 다음과 같은 식이된다.
(A/m)
물리에서 가장 중요한 것이 가정과 조건인데 일반적으로 솔레노이드에서 의 자화력(Magnetic
field strength)를 바로 위의 식으로 알고 있는데 이것은 다음과 같은 조건이 있어야 한다.
직경에 비해 길이가 매우 긴 솔레노이드의 중심에서의 field 라는 것을 명심해야 한다.
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설계의 포인트
솔레노이드를 설계 할 때는 솔레노이드 내에서
이용공간을 고려하여 
를 결정한다. 적당한
자기장 균일도가 요구되는 범위 내에서
소레노이드의 길이를 결정하고 
를 고정한다
왜냐하면 측정할 시편 전체에 균일한 자기장을 가해 주어야 하기 때문이다. 이것은 최대 시편
길이로 
를 결정하는 것이 효율적이다. 시편 길이는 demagnetizing factor와 관계가
있다.
을 결정하면 자기장은 
에 비례한다. 그리고 요구되는
전력은 
이 된다. 전류가 결
정되면 요구되는 전압은 
에 비례하게 된다. 이때 
은 
에 의하여 결정된다.
|
|
|
|
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5 |
0.9806 |
0.9598 |
|
10 |
0.9950 |
0.9892 |
|
20 |
0.9987 |
0.9972 |
|
50 |
0.9996 |
0.9994 |
위의 값은 무한한 길이의 솔레노이드 중심에서의 자기장 값에 대한 비율입니다.
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헤름홀쯔코일(Helmholtz coil)에 의한 자기장 발생 방법 -
헤름홀쯔 코일은 일반적으로 솔레노이드 보다 더 큰 공간에서 균일한 자기장을 생성
시키기 위하여 사용되며 구조는 다음 그림과 같다.
헤름홀쯔 코일
두 개의 평행한 링 모양의 코일포머 (비자성체로 된 코일지지 틀)에 코일을 감아서 간격이
코일의 간격 r 과 같게 하면 중심부에는 균일한 자기장이 생성된다. 각각의 코일에 같은
방향으로 전류 
가 인가 될 때 코일의 한쪽 끝 중심상에서 
만큼 떨어진 지점에서의 자
화력 (혹은 자기장) 
는 다음과 같이 주어진다.
(A/m)
여기서, N은 각 코일포머에 감겨진 코일의 권선수, r 은 코일의 반경이다.
헤름홀쯔 코일의 중심에서 자기장은 (즉 
를 대입)
(A/m)
로 주어진다.
헤름홀쯔 코일은 솔레노이드와 비교하면 같은 권선수와 같은 전류에 대하여 낮은 자기
장이 생성된다. 그러나 일반적으로 솔레노이드 보다는 넓은 범위에서 균일한 자기장이 생
성된다. 따라서 낮고 넓은 공간 범위에서의 균일한 자기장을 생성하고자 할 경우 유용하다.
3 쌍의 헤름홀쯔 코을을 서로 직교하게 만들어서 지구 자기장을 상쇄시키는 용도로 사용
하는 경우도 있다.
캐패시터 뱅크(Capacitor bank)에 의한 자기장 발생 방법 -
자성재료의 특성을 측정하고자 할 때 놓은 고자장(high magnetic field)가 필요할
때가 있다. 그러나 연속적인 고자장을 유지하려면 비용과 전력 등에서 많은 어려
움이 있다. (냉각장치, 초전도 자석, 높은 전력의 요구)
고자장을 비교적 저렴하게 생성 시키는 방법중 하나가 순간 고자장 생성법이다.
그러나 순간 고자장(pulsed fueld)에서 물성을 측정할 때는 오실로 스코프등을 사용할
때 순간적으로 트리거링을 잡아서 측정을 해주어야하는 번거로움이 있기는하다. 또한
순간 고자장은 영구자석을 착자(magnetizing)시키는데 이용하기도 한다. 이러한 순간
고자장을 생성시키는 원리는 아래 그림과 같다. 먼저 스위치를 a의 위치로 하여 캐패
시터를 충전 시킨다. 이때 사용되는 캐패시터는 용량이 매우 크므로 시간이 오래걸린
다. 충전이 끝나면 스위치를 b로 이동하여 순간적으로 inductor (혹은 솔레노이드) 코
일에 전류를 발생 시킨다. 캐패시터의 방전은 아주 빠른 시간에 일어나기 때문에 순간
고자장을 발생 시킬 수 있고, 또한 순간적으로 높은 자기장을 생성 할 수 있다.
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설계시 주의사항
고자장(high magnetic field)발생 코일을 설계할 때 코일 코머의 기계적 강도를 매우 높
게 하여야 한다. 왜냐하면 자기장은 전류가 흐르는 도체에 힘을 가하게 되는데 이러한 힘
때문에 코일의 형태를 유지하는 코일 포머 (공학에서는 보빈 이라고도 함)의 변형과 파괴
를 야기할 수 있다. 예를 들어 100 kOe.의 자기장을 발생하는 솔레노이드의 경우 코일에
받는압력이 
Pa 정도로 일반 대기압의 400 배에 정도에 도달하므로 매우 견고한
구조물이 필요하다.
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전자석(Electromaglet)에 의한 자기장 발생 방법 -
실험실이나 공장에서 솔레노이드나 헤름홀쯔 코일 보다 강한 자기장 발생 장치를 원한 경우
전자석을 많이 사용한다. 전자석은 일반적으로 0 - 20 kOe, 특별하게 설계된 전자석의 경우
50 kOe 까지의 자기장을 생성할 수 있다. 많이 사용되는 전자석의 기본적인 구조는 다음과
같다.
전자석(Electromagnet)의 구조
코일에 의하여 생성된 magletic flux는 yoke를 통하여 이동되며 철심에서 N,S의 자극이 형성
된다. 이때 발생되는 자기장의 세기는 흐느는 전류에 비례하며 또한 극(pole)간의 거리에 반
비례한다. 극간의 거리는 보통 나사로 조절을 하게 된다.
극이 넓을수록 넓은 범위에서 균일한 자기장을 얻을 수 있느나 자기장의 세기는 약해진다.
강한 자기장을 원할 경우 아래 그림과 같이 극(pole)에 cap을 씌워 극의 면적을 작게 하기도
한다.
Pole cap
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Yoke
순철 또는 저 탄소강 (low carbon steel)으로 만들며 특히 높은 투자율을 갖도록
열처리를 한다. 자극 사이에 강한 인력에도 물리적으로 안정적인 구조를 갖게 하
기위하여 무겁게 만든다.
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자기응용
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자성잉크란 자기적 성질을 이용한 잉크를 말한다. 즉 자성체가 외부 자력의 영향을 받아 자화되어 외부자력을 제거해도 자화가 남아있는 현상을 이용한 잉크이다. 흔히 접할 수 있는 증권, 수표 등에 사용되는 MICR(Magnetic Ink Character Recognttion)즉, 자성잉크 문자해독기와 정액권, 통행권, 카드 등의 자기기록매체로써의 자기카드로 2가지 기능으로 구분할 수 있다. 사회가 발전함에 따라 은행의 현금카드, 전화카드, 철도의 승차권,통행권 등 필요한 정보를 전자계산기에 입력시키거나 기계나 장치를 작동시켜 해독하는 기계가 증가함에 따라 자성잉크에 대한 요구도 날로 증가하고 있다.
* MICR(Magnetic Ink Character Recognttion)의 자기기록의 원리
MICR은 미국에서 증가하는 수표의 분류, 기록처리를 전산화하기 위하여 개발된 것으로서, 이것은 E13B라고 부르는 특수한 서체를 자기잉크로써 인쇄하여 기계적인 판독이 가능하게 한 것이다. 한국이나 일본에서도 이것이 이용되고 있으며 아래 그림과 같이 14종류로 상세하게 정해져 이싸. 수표에 자기잉크로서 인쇄한 E13B서체는 일정한 자계를 만들고 있는 자화헤드를 일정속도로서 통과하여 자호를 한다. 그리고 계속하여 판독 헤드를 통과할 때에 인쇄된 문자가 방출하는 자속은 헤드에 기전력을 부여하고 서체에 따르는 아래와 같은 모양의 파형을 발생시켜 그 파형으로 각각의 문자가 인지된다.
자기카드 종류의 기록과 재생은 오디오 테이프와 동일하게 자기헤드를 써서 실시한다. 아래 그림과 같이 기록전류를 따라서 자기 헤드가 만드는 자계는 자성막 안의 자성체를 자호하며, 이것으로 기록정보는 자성막 위에 미소한 자석이 연속적으로 정렬힌 상태로서 저장된다. 재생시에는 ㅣ 미소자석이 만드는 자계에 의해 헤드에서 생기는 재생전압을 판독한다. 기록형식에는 음성시트에 쓰이고 있는 아날로그 기록과 컴퓨터에 쓰이고 있는 디지털 기록이 있으며, 또한 재생전압의 변환방식에 따라서도 이것을 세분한다. 그리고 자화방향을 자성막 주행방향을 수직으로 하여 기록밀도를 높이는 방법도 실용단계에 도달되어 있다.
자성잉크의 인쇄판색은 볼록판과 평판이며 성분 중 30~60%정도는 역시 자성분으로 이루어졌다.
[MICR 잉크 배합의 예]
제품마다 필요한 자기특성이 다르므로 그용도에 적합하게 사용되는 자성분을 선택할 필요가 있으며, 이것에서 고밀도로서 신뢰성 높은 정보를 기록하기 위해서는 자기적으로 균일한 자성막의형성이 필요하며, 이와 같게 하기 위해서는 자성분을 여하하게 잉크 안에서 양호하게 분산시켜 잉크와 잘 융합이되는 것을 선택할 필요가 있다.
[자성분의 종류와 특성]
자기잉크는 앞의 자성분을 바인더에 반죽혼합 및 분산시켜서 작성하며, 이 바이니더의 역할은 자성분이 균일하게 분산된 자성막을 기재 위에 형성하는데 있으며 이를 위해 요구되는 것은 다음과 같다.
- 바인더가 자성분과의 치노화성이 풍부하고 자성분의분산성이 우수할 것 - 작성된 잉크의 레오로지컬인 성질이 필요로 하는 자성막 또는 문자 및 기호의 이쇄에 적합할 것. - 채요한 인쇄방식에 알맞은 건조속도일 것. - 건조한 자기잉크 피막의제물성이 사용할 때의 제조건이 충분하게 일치될 것
자성분 선택 시 - 자성분의 보자력이 자기헤드의 기록 전류 및 소거전류와 조화할 수 있는 범위에서 가급적 클 것 - 자성분의 포화자화 및 각형비가 클 것. - 자성분이 자기 잉크 안에서 가급적 고농도로 분산할 수 있을 것 - 자화의 강도가 외부의 온도 및 압력의 변화에 대하여 안정될 것.
MICR잉크의 요구 특성으로써 가장 적합한 산화철은 Fe3O3과 R·Fe2O3이다. 착색력은 카본블랙으로 보강한며 적절한 유동성을 위해 많은 비이클양이 필요하다. 그리고 인쇄를 할 때는 부착성을 향상시키기 위해 사용하는 종이의 표면이 평활하고 잉크와 잘 융합되는 것을 선택할 필요가 있다. 고속도로 통행권은 종래의 펀치 카드 방식에서 처리의 신속화 및 생력화를 목표로한 자기카드방식으로 이행하고 있는 실정이다. 현재에는 고속도로 통행권의 총사용량의 15%정도가 이미 자기카드로 되어 있다. 자기카드의 인쇄는 일반적으로 폼인쇄(윤전 오프셋 또는 드라이 오프셋)방식으로 작업을 하는 경우와 그라비어 인쇄방식을 활용하는 경우가 있다. 이것으로 소정으 ㅣ판독출력을 얻기 위해서 어느 방법이라도 2회 이상의 중복 인쇄로서 자기 스트라이프를 인쇄한다. 즉 폼인쇄의 경우, 및 이면 부착의 방지 등의 관점에서 본다면 자외선 경화형 잉크를 써서 온라인(One Line)으로 인쇄하는 방식이 가장 효율적이다. 적당한 자성분으로는 Hc 1750전후의 Ba페라이트(BaO.6Fe2O3)를 쓴다. 이 Ba 페라이트는 입상이며 흡유량이 적으므로 비교적 용이하게 자외선 경화형 잉크로 할 수 있다. 판독출력을 향상하기위하여 스트라이프 위으 자성분량을 증가하려면, 잉크 안의 자성분 함유량을 증가하여야 하나 자성분 함량 증가에 수반하는 잉크의 레오로지 특성으 ㅣ저하에으한 자기잉크의 전이성은 아래 그림과 같이 변화한다. 또한 각 판독 피트 간의 출력편차에영향하는 자성분의 분산성은 아래 그림과 같이 변호하며 이러한 양자를 고려하여 자성분 함유량을 결정해야 한다. 자성분의 입경은 잉크전이성에 크게 영향을 주어 자성분 전이량을 증가하기 위해서는 입경이 작은 자성분이 바람직하나입경이과도하게작게 되면 잉크의 유동성이 저하되며 오히려 자성분의 분산성이 저하되게 된다. 이 때문에 올레(산), 레시틴 및 기타의 습윤제를 사용하여 자성분의 잉크 안으로의 분산성을 높게 하는 방법을 취한다. MICR잉크와 동이랗게 판독출력의향상과 안정성 향상에는 보다 평활한 용지를 사용하는 것이 바람직하다
자기잉크를 써서 자성막의 형성을 실시하고 있으며, 또한 실시할 수 있는 자기기록매체로써 실제로 이용되고 있는 것을 아래와 같이 표시하였다. 이러한 제품의 모든 것이 자기잉크를 써서 인쇄한 것이라고는 한정이 되어 있지 않다. 현행의 자기잉크로서는 필요한 자기특성을 충족시키지 못하기 때문에 폴리에스테르 필름 위에 자성도료를 써서 형성한 자성막을 첩착한 예가 많다. 그러나 이러한 것의 제품에 제품식별 및 다름 시작정보를 부여하기 위한 것의 일반인쇄가 필요한 사정을 감안한다면 자기잉크를 써서 인쇄법에 의해 자성막을 동시에 형성하는 방법이 보다 경제적으로 바람직하다고 말할 필요가 없을 것이다.
[자기제품 사양 및 자기 규격의 예]
* 전철티켓용 침상타이프/입상타이프/기본조성 δ-Fe2O3 * 주차권 피착형: 온도 안정성 우수(자기테이프시와 카드시의 항차력 차가 없다.) 흡착형: 열에 의한 자기 감소 현상이 있어 QC가 어렵고 품질 보증이 어렵다.
* 위의 자성잉크의 내용은 인쇄문화관(http://my.netian.com/~ink21)에서 자료 제공 받음을 알립니다.
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솔레노이드를 이용한 교류자기소거법
강자성체의 잔류자기를 소거하는 대표적인 방법으로는 "열자기소거법"과 "교류자기소거법"
이 있고, 그 중 교류자기소거법이 구현하기가 간단하여 널리 이용되고 있습니다. 원리는 간단
합니다. 솔레노이드나 헤름홀쯔코일에 (일반적으로 솔레노이드를 많이 사용합니다.) 교류전류를
인가하여 코일 내부에 자기장이 발생하도록 하고 여기에 시편을 삽입합니다. 인가되는 전류를
서서히 줄여 zero로 만들면 결국 잔류자기가 소거됩니다. 이때 voltage 조절은 IVD(Inductive
Voltage Divide)원리를 이용한 슬라이닥을 사용하기도 합니다.
교류자기소거법의 실제
솔레노이드에 교류전류를 인가하면 내부에 자기장이 발생한다. (참조 MagLAB-자기학-자기장
생성방법) 이렇게 발생한 자기장은 솔레노이드 내부에 삽입한 자성체를 자화(Magnetized)시킨다.
이때 자화전류(magnetizing current)를 서서히 감소 시키면 다음 그림과 같이 자화량이 감소
되고, 인가하는 전류(자화전류)가 "0"이 되면 솔레노이드 내부 내부의 자성체의 자화 역시 "0"이
되어서 자성을 잃게 된다.
오래전에 밥주는(태엽을 감아주는 손목시계) 시계 기억하시나요. 이러한 시계를 자석 옆에
두면 자화가 되서 태엽을 많이 감아도 시계가 느려지는 경우에 시계방을 가면 순돌이 아빠가
시계를 코일뭉치(솔레노이드)에 넣고, 코일뭉치에 전류를 가하는 스위치를 켜고 시계를 서서히
빼고는 돈을 받는 것을 경험하신 분( 나이 지긋하신 분들은 기억 나실 것 입니다.)이 있을
것입니다. 이것이 교류자기 소거법을 이용한 것인데 전류를 서서히 줄이는 대신에 시계를
서서히 빼내면 코일뭉치(솔레노이드)에서 시계가 멀이질수록 자기장이 약해지기 때문에
마치 코일뭉치(솔레노이드)에 인가되는 전류를 줄이는 것과 같은 효과를 볼 수 있어탈자가
됩니다.
최근에는 항공기로 커다란 영구자석등을 운반할 경우 자석을 탈자 시킨 후 수송을 하고(강
한 자석이 항공기의 센서 및 계기판에 오동작을 유발함) 수송을 마친 후 다시 착자를 시켜
사용하게 됩니다.
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주의사항
잔류자기를 갖고있는 시편의 모양이 모서리 부분과 같이 각이있는 부분은 완전한 탈자가
이루어지지 않기 때문에 자성체 구조물을 디자인 할때 탈자를 고려한다면 모서리 부분을
둥굴게 만들어야 합니다.
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자화곡선 (B-H loop)
H : 자기장 혹은 자화력 (Magnetic field, Magnetic field strength)
B : 자속밀도 (Magnetic flux density 혹은 Magnetic induction)
a : 탈자상태 (Demagnetized state)
b : 자화곡선 (Magnetization curbe)
c : 잔류자속밀도 (일반적으로 Residual magnetic induction
포화된 후의 자속밀도는 Rentivity)
d : 보자력 (일반적으로 Coercive field strength, Coercive force
포화된 후의 보자력은 Coercivity)
H는 외부에서 자성체에 인가한 자기장의 세기이며, B는 인가된 외부자기장에 대해 자성체가
자화되는 률(ratio)과 관계가 있는 magnetic induction 이다. 이것을 수식으로 표현하면 다음과
같이 나타낼 수 있다.
"0"인 상태에서 자기장(magnetic field or magnetic field strength)을 증가시킬 때 곡선을
즉 0-1-2를 자화곡선(magnetization curbe) 혹은 초기자화 곡선이라 부른다. 또한 0-1
범위를 초기 투자율을 측정하는 범위로서 (투자율은 인자되는 외부자기장에 대하여 자성
체가 자화되는 율(ratio)를 나타내면 B-H loop에서는 loop의 기울기가 된다. 수식적으로는
= B/H 로표현한다.) 자화가 가역적으로 나타나는 영역이다.
2에서 외부 자기장을 줄여서 0으로 하여도 잔류자속밀도 0-3이 남게된다. 인가하는 자기장의
방향을 역으로하고, 세기를 증가시키면 보자력(Coerceive force)4에서 자화는 zero가되며,
계속하여 자기장의 세기를 증가시키면 loop의 자취(trace)는 4-5로 이동하며, 다시 자기장의
세기를 zero로 줄이면 6으로 이동한다.
인가되는 자기장의 방향을 다시 정 으로하고, 세기를 증가시키면 loop의 자취는 7-2를 거치
면서 한 사이클의 B-H loop이 그려진다.
B-H loop을 또 다른 표현으로 hysteresis loop 이라 부르는 이유는 이와같이 자성체가 인가
되는 외부자기장에 대하여 자화가 비 가역적으로 이루어 지기 때문에 붙여진 이름이다.
